随着先进航空发动机性能要求的不断提高,密封装置作为其重要功能性部件,不但其工作环境条件愈发苛刻,而且对其性能要求也不断提升。面对要求的不断提高,传统密封技术已日渐无法满足高性能发动机的研制需求。指尖密封作为一种新型密封技术,因其具有柔性、低泄漏率、制造成本低等优点得到了广泛关注。作为密封性能良好的接触式指尖密封,在替代传统篦齿密封时极具应用潜质,但其工作时与转子配副接触,磨损特性是影响其服役寿命和密封工作稳定特性的重要因素。同时,大量研究也表明在摩擦配副表面加工表面织构能够有效降低磨损,改善高速摩擦配副的摩擦学特性。研究正是基于这一背景,创新性的将表面织构应用于接触式指尖密封摩擦配副中,通过表面的织构的减磨机理研究、表面织构减磨特性仿真分析和指尖密封性能试验研究,全面评价表面织构对接触式指尖密封摩擦学特性的影响和减磨效果。主要研究工作如下:首先,通过指尖密封的工作原理确定织构形式,对配副织构激光加工工艺进行了研究。结合现有表面织构的形状和尺寸对配副摩擦学特性的影响研究成果,选择表面织构的形状为圆形,其直径、面密度分别取三个水平,采用纳秒激光设备加工表面织构,研究了激光参数对指尖密封跑道基材GH4169表面织构成型尺寸的影响,获得了激光功率、激光频率、扫描速度、加工次数对于加工表面织构直径和深度的影响规律,分析了激光加工后织构边缘区域显微硬度的变化情况,最后确定了指尖密封配副表面织构的激光加工工艺,达到了激光加工织构的“控形控性”工艺要求。然后,采用销盘试验开展了表面织构对指尖密封摩擦学特性影响的机理研究,依据仿真分析将指尖密封工况采用PV值转化得到销盘试验工况,在该工况下对所有参数表面织构试验件及无织构光滑试验件进行了干摩擦试验。研究结果显示:加工织构后摩擦系数均得到降低,并且相同面密度时摩擦系数随织构直径增大而增大,相同直径时摩擦系数随织构的面密度增大而增大。同时磨损率研究结果显示:加工织构后表征指尖密封片的销的磨损率均降低,并且磨损率随织构直径、面积率增大而增大,其中织构直径对销磨损率的影响更为明显。SEM形貌和织构内部EDS结果显示,表面织构收集磨屑的作用显著,是表面织构起到减磨效应的关键因素,达到了加工表面织构的“收屑减磨”设计目标。继而,依据摩擦机理试验结果,采用数值和仿真手段构建了量化磨损计算模型,研究了表面织构的减磨效果。将销盘摩擦试验的结果代入Archard公式中,建立了无织构、有织构的磨损模型,基于有限元软件ABAQUS的ALE自适应网格技术使每个增量步结束重新划分网格保证网格质量,通过在UMESHMOTION子程序中定义边角区域的磨损方向保证磨损方向与试验一致,开展了磨损仿真分析。仿真结果显示,销摩擦面接触压力分布不均且随时间呈现出一定的变化规律,磨损量的变化与接触压力相关,销的磨损量基本呈线性增加;无织构和有织构接触压力和磨损量的变化规律基本一致,但有织构配副接触压力由于织构接触面积减少,导致接触压力增大且波动幅值变大,当织构面密度为10%,织构尺寸为Φ200μm时具有较好的减磨效果;与试验结果的对比分析表明,无织构模型和有织构模型的误差均在3%以内,验证了仿真计算方法的可行性,采用该方法可以解释无织构和有织构时磨损的演变过程,也为以后表面织构磨损分析提供了一个新的方法。最后,基于销盘摩擦机理试验及仿真分析结果,在指尖密封配副跑道外圆周面加工表面织构并开展了指尖密封性能台架试验研究。静态泄漏试验结果显示无织构和有织构时泄漏均随密封上下游压差增大而增大,并且表面织构的扰流效应使得其相较于无织构指尖密封泄漏得以减小;指尖密封动态泄漏特性结果显示随转速的升高有无织构时泄漏均呈现出减小趋势,加入织构后泄漏相较于无织构时显著减小。对密封件进行称重发现加入织构后密封件的磨损降低,验证了表面织构对指尖密封性能具有较好的改善作用,为长寿命指尖密封技术研究奠定了基础。